一种生物传感器结构及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种生物传感器结构及其制备方法，它包括分子探针（2），分子探针（2）位于微流体结构通道（4）内，分子探针（2）上方为样品注入窗（7），微流体结构通道（4）左上侧为流体入口（5），微流体结构通道（4）右下侧为废液出口（6），入射光源接口（1）和信号接收接口（3）分别与分子探针（2）连接；其制备方法包括基底清洗、微流体结构通道制作、分子探针制作及最后组合等步骤，解决了本发明解决了现有技术的生物传感器器件小型后所带来的微小温度漂移，探针过长导致的本征振动，探针过短又不能充分吸收入射光等缺点，不利于减小体积，降低成本和提高精度，不易于商业化等问题。
【专利说明】一种生物传感器结构及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物传感器技术，尤其涉及一种生物传感器结构及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 肿瘤是威胁人类生命和健康的重要杀手，已成为世界各国面临的最重要的社会问 题之一，而早期筛查、诊断是预防和治疗肿瘤疾病的关键。目前科学研究已表明，在肿瘤产 生和恶化的不同阶段，以及几乎没有任何症状的早期阶段，人体血清中某些肿瘤标志物蛋 白质的水平就已经发生了变化，进而影响人体的功能，表现为肿瘤疾病的发生。快速而有效 地检测这些肿瘤蛋白质标志物是预防、治疗肿瘤疾病的关键。
[0003] 按照目前的认识，人体中存在着10万种以上的蛋白质.各自具有不同的结构和 生理功能。研究已表明：一种蛋白质标志物与几种肿瘤病是息息相关的，一种肿瘤的发生 与多种蛋白质标志物的水平有密切的关系，故检测人血清中蛋白质标志物的水平是早期诊 断、中期治疗肿瘤疾病的重要手段。但是，蛋白质标志物分子同DNA分子相比，它空间结构 复杂，且生物活性与空间结构密切相关，使得蛋白质不能被简单地扩增或原位合成，难以利 用"拷贝"的方式来提高检测的灵敏度.其次，蛋白质间的相互作用无序列可循.而是类似 于抗原一抗体相互作用的特异结合性，另外.在操作过程中，蛋白质很容易变性。故开发具 有快速、小型化的肿瘤生化传感器对肿瘤疾病的早期诊断、中期治疗在挽救生命方面有重 要的意义。
[0004] 传统的生物传感器检测肿瘤标志物需要繁杂的工序，既耗时又不能做到无损检 测，给病人的身心带来极大的痛苦，而且加重了病人的心理和经济负担。在这样的背景下， 开发消耗样品少且能够快速有效地检测人体血清中肿瘤标志物水平的分析仪器成为科学 中重要的研究领域，促使国际上很多研究机构投入了大量的资金进行研发。但是，在现有的 科学技术发展水平上研发一块肿瘤标志物检测原理性实验室用的传感器是非常困难的事 情，需要突破多项关键技术才能实现，这也是限制肿瘤传感器工业发展的重要瓶颈之一。目 前，全世界只有少数几家国际大公司开发出实用的肿瘤传感器及相关的配套设备，如：瑞典 Biacore AB(现已由通用控股）的Biacore T3000等系列产品，美国Affinity Sensors公司 的 Iasys system 系列产品，日本 Nippon Laser Electronics 的 SPR-670,德国 BioTul AG 等产品，国内中科电子集团研发的SPR-2000,中科院力学所开发的准商用椭偏成像技术的 蛋白质芯片生物传感器等。这些产品的共同缺点是体积大、成本高、构造复杂。美国Texas Instrument开发的Sprecta -系列的传感模块虽然体积小、便宜、但是有温度补偿等缺点。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题：提供一种生物传感器结构及其制备方法，以解决现有 技术的生物传感器器件小型后所带来的微小温度漂移，探针过长导致的本征振动，探针过 短又不能充分吸收入射光等缺点，不利于减小体积，降低成本和提高精度，不易于商业化等 问题，同时可实现多个传感器同时复用，有利于同时实现多个样品或同一样品多个参数的 实时测量。
[0006] 本发明技术方案： 一种生物传感器结构，它包括分子探针，分子探针位于微流体结构通道内，分子探针上 方为样品注入窗，微流体结构通道左上侧设置有流体入口，微流体结构通道右下侧设置有 废液出口，入射光源接口和信号接收接口分别与分子探针的光纤连接。
[0007] 分子探针包括二根光纤构成的F-P腔，其中一根光纤在距离F - P腔右端1. 5-2_ 范围内去除光纤包层厚度5-20微米，光纤的二端通过支撑架固定。
[0008] 入射光源接口为光纤芯线夹持头，与外部光源耦合连接。
[0009] 信号接收接口为光纤芯线夹持头，连接光纤或光谱仪。
[0010] 所述的一种生物传感器结构的制备方法，它包括下述步骤： 步骤1、基底清洗，将PMMA切成2cm X lcm的小块，再用超声波清洗仪振荡20分钟除去 表面杂污垢，用无水乙醇清洗后吹干备用； 步骤2、将微流体结构通道的模具置于PMMA基片的表面，在
【权利要求】
1. 一种生物传感器结构，它包括分子探针（2)，其特征在于：分子探针（2)位于微流体 结构通道（4)内，分子探针（2)上方为样品注入窗（7)，微流体结构通道（4)左上侧设置有流 体入口（5)，微流体结构通道（4)右下侧设置有废液出口（6)，入射光源接口（1)和信号接收 接口（3)分别与分子探针（2)的光纤连接。
2. 根据权利要求1所述的一种生物传感器结构，其特征在于：分子探针（2)包括二根 光纤构成的F-P腔，其中一根光纤在距离F - P腔左端1. 5-2_范围内去除光纤包层厚度 5-20微米，光纤的二端通过支撑架（8)固定。
3. 根据权利要求1所述的一种生物传感器结构，其特征在于：入射光源接口（ 1)为光纤 芯线夹持头，与外部光源耦合连接。
4. 根据权利要求1所述的一种生物传感器结构，其特征在于：信号接收接口（3)为光纤 芯线夹持头，连接光纤或光谱仪。
5. 所述的一种生物传感器结构的制备方法，它包括下述步骤： 步骤1、基底清洗，将PMMA基片切成2cm X lcm的小块基片，再用超声波清洗仪振荡20 分钟除去表面杂污垢，用无水乙醇清洗后吹干备用； 步骤2、将微流体结构通道（4)的模具置于所切的PMMA基片的表面，在 SC^C下加力30分钟，使模具在PMMA表面形成微流体结构； 步骤3、取两段单模光纤，在其中一段距尾端20cm的距离处去除光纤包层外部的涂覆 层，无水乙醇洗净后，将去除涂覆层部分放入20%的HF溶液刻蚀15-20分钟后取出，去离子 水洗净后，用光纤切刀将被刻蚀区切成距未刻蚀区1. 6-2. 1mm长度后，再用微细研磨的方 法将光纤端面磨平，此时其长度为1. 5-2mm，用无水乙醇清洗后，再用去离子水冲洗后氮气 吹干待用； 步骤4、利用生物化学方法将去除光纤包层的光纤表面修饰成待测肿瘤标志物的抗体 或抗原后，放后冰箱备用； 步骤5、选定F - P腔的长度，并确定两根光纤在微流体结构内的相对位置后，采用向光 纤端面所在位置处由内向外的方向分别滴入一滴蜂蜜，将上述处理过的光纤固定在微流体 结构通道内； 步骤6、将样品注入窗（7)固定在步骤5所述光纤的上方，在微流体结构通道（4)左上 侧连接流体入口（5)，在微流体结构通道（4)右下侧连接废液出口（6)，入射光源接口（ 1) 和信号接收接口（3)分别与分子探针（2)的光纤连接，最后用除样品注入窗部分且厚度为 0. 5_，长宽为2cmX lcm的盖片与基底键合在一起，最终形成生物传感器结构。
【文档编号】G01N21/41GK104251909SQ201410475895
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】白忠臣, 秦水介, 张正平 申请人:贵州大学